基于OpenSees的复杂子结构拟动力试验方法研究与应用

摘要

拟动力试验在引入子结构技术之后，发展成为了子结构拟动力试验，该方法的提出不仅仅只是丰富了拟动力试验方法，更是为结构抗震研究领域增添了一个强有力的试验手段。依子结构拟动力试验的方法理念，我们可以将结构中薄弱层、易损点等部位进行足尺试验，而将余下部分利用计算机进行模拟，再将两者结合分析，不仅能够得到整体结构的抗震性能，更可以依据子结构试验结果得到该试验子结构的性能参数。子结构拟动力试验方法较其他传统的抗震试验方法优势明显，它不仅可以节约试验成本，还可以降低对实验室硬件条件的要求，再加上网络协同试验，更能整合异地资源，提高资源利用率。
　　本文在此方法基础之后，结合开源性极强的 OpenSees有限元软件，进行了子结构拟动力试验方法的研究和程序的开发。探讨了基于 OpenSees的子结构拟动力方法，程序的实现，数值积分方法的选择，边界条件的处理，设备信号转换等关键问题。并根据现有研究成果仅限于单个构件模拟的问题，进行了讨论。为此针对框架结构体系取复杂的子结构开展研究，探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟、程序实现、数据传输等方法，解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在 OpenSees中求解的问题。
　　本文最后以一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的两个拟动力试验为例，进行了方法的说明论证，验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性，为基于 OpenSees的子结构拟动力试验方法进行了有效拓展。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 课题研究背景与意义

1.3 子结构拟动力试验国内外研究现状

1.4 网络协同拟动力试验研究现状

1.5 本文主要的研究内容

第2章 子结构拟动力试验方法研究

2.1 引言

2.2 拟动力试验方法及子结构拟动力试验方法的基本原理

2.2.2 子结构拟动力试验方法基本原理

2.3 子结构拟动力试验中的数值积分方法

2.4 子结构拟动力试验边界条件处理

2.5 本章小结

第3章 高层框架结构的子结构拟动力试验程序开发

3.1 引言

3.2 OpenSees的系统架构

3.3 OpenSees中时程分析的相关功能及指令

3.4 OpenSees建模辅助工具 OpenSeesIDE

3.5基于 OpenSees的子结构拟动力试验方法开发

3.6 在 OpenSees中实现子结构拟动力试验方法

3.7 程序中数据交换

3.8 本章小结

第4章 基于框架的大型复杂子结构拟动力试验方法研究

4.1 引言

4.2 简单与复杂子结构的边界条件模拟方法

4.3 复杂子结构拟动力试验的难点与实现方法

4.4 基于 OpenSees的复杂子结构拟动力试验方法验证

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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